Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2015, № 9 (спецвып.36)


МИР ГОРНОЙ КНИГИ

            РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
            Горного информационноаналитического бюллетеня


Главный редактор
Л.Х. ГИТИС — Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»
Члены редколлегии
А.А. АБРАМОВ - МГИ НИТУ МИСиС
В.Н. АМИНОВ - Петрозаводский ГУ
В.А. АТРУШКЕВИЧ - МГИ НИТУ МИСиС
А.А. БАРЯХ - ги уро ран
Н.А. ГОЛУБЦОВ - Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»
Е.В. ДМИТРИЕВА - Издательство «ГОРНАЯ КНИГА»
А.Б. ЖАБИН - тульский гу
В.Н. ЗАХАРОВ - ипкон ран
Д.Р. КАПЛУНОВ - ипкон ран
В.А. КОВАЛЁВ - кузгту
М.В. КУРЛЕНЯ - игд сибирского отд. ранкузгту
А.Б. МАКАРОВ - рггру
В.Н. ОПАРИН -ИГДСОРАН
В.Л. ПЕТРОВ –мги ниту мисис
И.Ю. РАССКАЗОВ - игд дво ран
В.Л. ШКУРАТНИК - мги ниту мисис
С.А. ЭПШТЕЙН –мги ниту мисис

Журнал основан в 1992 г.

ISSN 0236-1493





                ГОРНЫЙ




ИНФОРМАЦИОННОАНАЛИТИЧЕСКИЙ
БЮЛЛЕТЕНЬ
(НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ)


MINING INFORMATIONAL AND ANALYTICAL BULLETIN
(SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL)


НЕФТЬ И ГАЗ





^=) «ГОРНАЯ КНИГА»

СПЕЦИАЛЬНЫЙ
ВЫПУСК 36
2015

УДК 622.276+553.981
ББК 33

   Н58




      Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124-94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953. Д.014367.12.14



     Нефть и газ: Горный информационно-аналитический бюллетень Н58 (научно-технический журнал) Mining Informational and analytical
     Bulletin (scientific and technical journal).⁻ 2015.—№ 9 (специальный
     выпуск 36).—304 с.—М.: издательство «Горная книга».



       ISSN 0236-1493 (в пер.)


      Тематика статей представлена вопросами контроля и обеспечения надежности нефтегазовых объектов, развития газогидратных технологий, моделирования и оптимизации процессов добычи, хранения и транспортировки углеводородного сырья, энергоресурсобережению и экологическим проблемам эксплуатации оборудования нефтегазовой отрасли.
      Сборник будет полезен научно-техническим и инженерным работникам нефтегазового комплекса, а также студентам и аспирантам.





УДК 622.276+553.981
ББК 33


ISSN 0236-1493

© © ©

                         Коллектив авторов, 2015
                                             Издательство «Горная книга», 2015 Дизайн книги.
                                             Издательство «Горная книга», 2015

IV МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «НЕФТЬ И ГАЗ. АТР 2015» (Oil and Gas. APR-2015) 26-28 мая 2015 г.
















ИЗДАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ПРИ СОДЕЙСТВИИ:



Дальневосточного федерального университета



Издательства «Горная книга»




Инвестиционного фонда поддержки горного книгоиздания, проект ГИАБ-2966-15

            РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО ВЫПУСКА ГИАБ
            «НЕФТЬ И ГАЗ»


Председатель
А.Н. ГУЛЬКОВ - дальневосточный федеральный университет

Члены редколлегии
Ю.А. ВАСЯНОВИЧ - дальневосточный федеральный университет
Ю.Д. ЗЕМЕНКОВ - тюменский государственный нефтегазовый университет
MAEDA TOSHIJI - economic research institute for northeast asia, japan
А.Н. МИНАЕВ - дальневосточный федеральный университет
В.В. СЛЕСАРЕНКО - дальневосточный федеральный университет
С.Ф. СОЛОМЕННИК - дальневосточный федеральный университет
А.А. ФАТКУЛИН - дальневосточный федеральный университет
С.Н. ЧЕЛИНЦЕВ - российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина
А.А. ЮДАКОВ - институт химии дво ран

© В.Д. Шантарин, М.Ю. Земенкова, 2015


    УДК 504.064.4; 504.064.43; 658.567

    В.Д. Шантарин, М.Ю. Земенкова

    ПРИМЕНЕНИЕ AEROSIL R 202 ПО АДСОРБЦИИ ПРОПАНА И ВОДОРОДА

          Исследован процесс адсорбционных способностей «сухой воды» для хранения нетрадиционного возобновляемого топлива, полученного в результате пиролизного метода утилизации нефтешламов и нефтезагрязненных земель.
          Ключевые слова: нефтешламы, утилизация, хранение и транспортировка пиролизного газа, гидрофобные нанопорошки.



   Нефтегазодобывающие производства загрязняют практически все сферы окружающей среды - атмосферу, дитосферу и гидросферу Компоненты биосферы в районах нефтедобычи испытывают интенсивную техногенную нагрузку, приводящую к нарушению равновесия в экосистемах. Основное негативное воздействие предприятия нефтедобычи оказывают на атмосферный воздух.
   Дополнительный ущерб наносят аварии на магистральных газонефтепроводах. Жидкие углеводороды попадают в почву. Скорость накопления нефти и нефтепродуктов, в результате загрязнения, водных и почвенных экосистемах далеко опережает скорость их биодеградации естественным путём. Удержанные пористыми средами углеводороды представляют серьёзную проблему для окружающей среды из-за их токсичности и потенциальной возможности служить длительно действующим источником загрязнения.
   Сегодня разливы нефти на территории нефтяных месторождений Западной Сибири приняли характер бедствия. В этих условиях ликвидация последствий многочисленных аварий и постоянно образующегося фонда загрязнённых нефтью земель становится первостепенной задачей.
   Проблемы утилизации нефтешламов имеет большое не только экологическое, но и экономическое значение для всех развитых стран мира. Только в России ежегодно, по оценкам экспертов, теряется более 25 млн т нефти и 12 млн т нефте

7

продуктов, из которых собирается и перерабатывается менее 10 %. Потребности человечества в природных ресурсах непрерывно растут, их стоимость постоянно повышается. Одним из направлений сокращения потребления природного сырья является использование потенциала материальных ресурсов, накопленных в отходах, в том числе и в нефтешламах.
    Состав и физические свойства отработанной и загрязнённой нефти, может варьироваться в зависимости от источника. Важным объединяющим фактором является то, что все нефтешламы содержат как воду, так и твёрдые примеси. Зачастую они образуют стойкую не расслаивающую эмульсию. Это затрудняет процесс разделения, и большинство стандартных методов, которыми регенерируются нефтешламы, не справляются полностью с поставленной задачей. Отстаивание является медленным и неэффективным процессом, который требует большие площади для отстойников и увеличенные больше дозы дорогих химикатов. Фильтрование через пресс делит нефтешламы на две части - отделяет примеси от жидкой составляющей, а также имеет низкую пропускную способность. Кроме того, этот процесс оставляет нерешённой проблемы утилизации отфильтрованного материала и отделение воды. Сжигать нефтешламы вместе с водой и механическими примесями является дорогим процессом, при котором ценная углеводородная составляющая безвозвратно уничтожается.
    Все выше указанные методы переработки нефтеотхо-дов, содержат следующие недостатки: низкая экологическая безопасность, сложность технического решения, высокие энергетические затраты, отсутствие конечных товарных продуктов.
    Противоречие между всевозрастающим строительством нефтяных и газовых скважин, увеличением промысловой эксплуатации месторождений и исчерпанной возможностью безопасного складирования и хранения отходов на поверхности Земли приводит к проблеме создания эффективных технологий переработки углеродосодержащих отходов.
    Одним из самых перспективных направлений «борьбы» с нефтешламами с точки зрения, как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов является пиролиз. Он даёт возможность экономически выгодно, эколо

8

гически чисто и технически относительно просто перерабатывать нефтяные отходы. Как показал анализ состояние проблемы и проведенные нами исследования, обращение с нефтеот-ходами должно включать разработку экономически доступных и технически осуществимых технологий для вовлечения отходов в ресурсооборот. Необходима разработка подходов, позволяющая решать проблему утилизации нефтеотходов не только традиционными деструктивными способами, но и методами повышения потребительских свойств.
    Новизна исследования заключается в модернизации пиролизного метода утилизации нефтешламов и нефтезагрязнённых земель без доступа воздуха в реакторе с применением электро-дугового разряда при повышении потребительских свойств, вовлеченных в ресурсооборот отходов. Удалось выявить условия реализации особо эффективных режимов процесса, при которых происходит экономичное преобразование содержащихся в отходах горючих веществ в газообразные высококалорийные энергоносители, которые можно хранить и транспортировать, а также использовать для собственных нужд на месторождениях.
    Глубокая степень переработки углеродной составляющей вследствие применения технологии высокотемпературной пиролизной утилизации шламов позволяет изменить объемное соотношение состава продуктов пиролиза в сторону увеличения газовой фазы за счет снижения образования твердой и жидкой фракций. Наибольшую концентрацию в газообразных продуктах имеют водород, монооксид углерода, метан, пропан, бутан. Высокая теплотворная способность многокомпонентного состава газа позволяет использование его на нужды промыслов на месте добычи в качестве топлива для выработки тепловой, электрической или механической энергии, сжигание в котельных для теплоснабжения производственных зданий и сооружений, расположенных на месторождении. Благодаря применению газа можно осуществить замену электроприводов на газотурбинные приводы: на транспортных компрессорных станциях, блочных кустовых станциях, штанговых глубинных насосных установках, а также использовать при выработке тепловой энергии для подогрева нефти.

9

    Предположительно для хранения и транспортировки получаемого высокотемпературным пиролизным методом высококалорийного газа можно использовать газогидратные технологии с применением гидрофобных нанопорошков. К таким нанопорошкам можно отнести «сухую воду», представляющую собой микроскопические капли воды в кремниевой оболочке, которую создали британские химики совместно с китайскими коллегами. «Сухая вода» — уникальный материал, состоящий из капель воды размером около микрона, которым не дают слиться гидрофобные кремниевые наночастицы. Каждая частичка «сухой воды» содержит капельку воды, покрытую слоем песчаного кремнезема, поэтому на 95 % состоит из обычной воды и на 5 % из диоксида кремния. Каждая капля воды обволакивается в кремневой оболочке, и с виду это вещество напоминает сахарную пудру. «Футляр» для капель состоит из гидрофобных частиц, которые не дают воде слиться. «Сухая вода» способна впитывать значительные количества газа с образованием молекул гидрата, в 6 граммах этого порошка может сохраняться до 1 литра газа (Andrew Cooper, University of Liverpool). Это соотношение, по словам ученого, достигло уровня для экономически выгодного хранения. Порошок сухой воды получается из очень дешевых исходных материалов, что выгодно отличает его от других кандидатов на роль химического хранилища высококалорийного газа.
    Существующая проблема нестабильности такой системы была позже решена сотрудниками Института криосферы Земли. Тюменские разработчики научились получать стабильную сухую воду, на которую не оказывают влияние негативные факторы. Что является потенциальным средством для получения искусственных газовых гидратов и их последующей транспортировки. Для проведения эксперимента нами были отобраны два компонента из состава смеси газа, полученного пиролизным методом утилизации нефтешламов в реакторе без доступа кислорода. Исследование адсорбции газов на «сухой воде» проводились газохроматографическим методом.
    Газовый хроматограф представляет собой статическую установку. Измерения проводились с помощью детектора ДТП (катарометра) устройства, основанного на измерении тепло

10